淺析武廣客運專線后張法簡支箱梁預應力張拉技術

龍小華,盧恩蒼

(1.成都理工大學工程技術學院，四川樂山614000；2.成都華潤燃氣設計有限公司，四川成都610045)

武廣客運專線的修建是為了緩解我國交通大動脈——京廣線的巨大客運壓力。專線建成后，武漢到廣州的時間由原來的11h縮短到3h，長沙到廣州的時間由8h縮短到2h。武廣鐵路是我國近年建設線路里程最長、技術標準最高、投資最多的鐵路客運專線，開辟了我國客專鐵路建設新紀元。武廣鐵路全線1 068.6km，橋梁約410km，時速350km雙線鐵路橋梁預制便成為關鍵控制工程。耒陽大和制梁場負責159孔后張法簡支箱梁的預制工作，而預應力張拉控制技術是保證箱梁生產質量的關鍵之一。

1 施工工藝

張拉是預應力施工工藝中最關鍵的環節，預施應力按預張拉，初張拉，和終張拉三個階段進行。預應力鋼絞線采用1×7-15.2-1860-GB/T5224-2003的規格，即公稱直徑為15.20mm，強度級別為1 860MPa，公稱截面積140mm2，理論重量1.101kg/m，其技術性能符合《預應力混凝土用鋼絞線》GB/T5224-2003的規定。使用的錨具產品通過省、部級產品認證，錨具質量指標符合TB/T3193-2007《鐵路工程預應力筋用夾片式錨具、夾具和連接器技術條件》的要求。

張拉工藝流程：編束→穿束→預張拉→初張拉→終張拉→錨具外鋼絞線切割，如圖1。

1.1 鋼絞線下料、編束、穿束

(1)鋼絞線投入使用前應對其進行檢驗，未經檢驗或檢驗不合格的鋼絞線不得投入使用。鋼絞線的下料長度=孔道的實際長度+1 640mm(千斤頂高度×2+工具錨厚度×2+工作錨厚度×2+限位板的有效高度×2+2×100mm)。下料允許誤差：±10mm。

(2)鋼絞線的編束，每隔1.5m用20號鐵線扎一道，使編扎成束順直不扭轉。編束后分類存放，架空地面10cm以上。搬運時支點距離不得大于3m，端部懸出長度不得大于1.5m。

(3)穿預應力鋼絞線前，首先檢查孔道，清理孔道內雜物和積水，保持孔道暢通。采用人工配合卷揚機穿束作業，將卷揚機鋼絲繩套在鋼絞線束前端，人工將鋼絞線端頭抬高并放入管道內，開動卷揚機，使鋼束緩緩進入孔道內，避免鋼束扭曲，如發生個別鋼絞線頂彎，將其更換后再穿束。穿束順序為：由上向下，由內向外進行。鋼絞線伸出梁體兩端長度相同。

1.2 千斤頂定位及錨具安裝

安設千斤頂，使其中線與孔道中線對齊，使得預應力管道、錨具、千斤頂“三同心”。為便于工具錨缸脫，千斤頂預先出頂2～3cm。工具錨安裝于千斤頂后蓋，精確對中，鋼絞線在工作錨與工具錨之間順直無扭結，工具錨夾片安裝完成后，用特制的套管擠壓工具錨夾片，使其進入工具錨環內，并使端部整齊，外露長度基本一致。為使工具錨缸脫方便，在工具錨夾片與錨環之間涂抹退錨靈。

1.3 張拉

張拉預應力鋼絞線時，采用應力應變雙控制。張拉時混凝土的強度以現場同條件養護混凝土試塊的試壓報告為準。

張拉實測伸長值的計算：鋼束伸長值=[油缸伸長(控制應力)+工具錨夾片外露長度(控制應力)-油缸伸長(初始應力)-工具錨夾片外露長度(初始應力)]×100/(100-20)；自錨時鋼絞線回縮=油缸伸長(控制應力)-自錨后油缸伸長-工作錨至工具錨段彈性伸長值。分兩次張拉的鋼絞束伸長值為：總伸長值=第一次張拉伸長值+第二次張拉伸長值-第一次張拉鋼絞線回縮量。

張拉理論伸長值的計算[1]：

△L=P×L÷(Ap×Eg)

式中：P為平均張拉控制力(N)，按：

P=P1(1-e-(K×L+μ×θ))/(K×L+μ×θ)，

P2為終張拉控制力,P2=P1×e-(K×L+μ×θ))=下一段預應力筋P1；L為預應力筋起點至終點截面的鋼絞線束長度(mm)；Ap為截面面積(mm2)，φ15鋼絞線截面面積140mm2；P1為預應力筋起點張拉力；θ為預應力筋起點端至計算截面曲線孔道部分切線的夾角(以弧度計)；μ為預應力筋與管道壁間摩擦系數，31.5m梁按0.643 5取值；K為管道對設計位置的偏差系數，31.5m梁按0.0015取值；Eg為鋼絞線彈性模量，按實際取值。

圖1 張拉工藝流程

1.3.1 張拉施工程序

(1)按設計規定的編號(圖2)及張拉順序(表1)張拉。

表1 跨度31.5 m箱梁張拉順序

圖2 跨度31.5 m箱梁孔道編號

(2)預應力采用兩端同步左右對稱進行，最大不平衡不應超過1束。預應力采用三控措施即張拉力、鋼絞線伸長值、靜停時間，張拉過程中保持兩端鋼筋線的伸長量基本一致，兩端相差不超過10%，否則應分析原因。

(3)按每束根數與相應的錨具配套帶好夾片，然后開始安裝張拉工具，安裝順序為:工作錨及夾片→限位板→墊環→千斤頂→工具錨及夾片。

(4)按每束根數與相應的錨具配套，帶好夾片，將鋼絞線從千斤頂中心穿過。給油后檢查工具夾片是否錨固完好。張拉時當鋼絞線的初始應力達0.2σcon時，停止供油，測量油缸外露值和工具錨夾片外露值(采用標定過的鋼直尺量測)。

(5)上述工作完成后即向張拉油缸充油并對鋼絞線進行張拉，當油壓達到張拉噸位后關閉主油缸油路，并進行持荷(5min)。量測油缸外露及工具錨夾片外露，進行伸長值計算(控制應力及初始應力下千斤頂油缸伸長量及工具錨夾片外露量之差)。張拉力的大小以油表讀數為準，以預應力鋼絞線的伸長值加以校核，實際張拉值與理論伸長值應控制在6%范圍內，鋼絞線回縮量每端控制在6mm以內。伸長值由負責張拉的工程技術人員計算，如有異常，分析原因處理后方可繼續進行張拉。

(6)持荷5min(采用秒表記錄)后，千斤頂回油，夾片自動鎖定則該束張拉結束，卸頂后測量工作夾片外露，及時做好記錄，在夾片處鋼絞線根部畫線作為觀察滑絲、斷絲的標記。

(7)全梁24h后滑絲總數不超過鋼絞線總數的0.5 %，且一束內斷絲不得超過一絲，也不得在同一側。鋼絞線及錨具因處理滑絲，斷絲而留有明顯刻痕或其它傷痕，或同一束鋼絞線張拉超過3次，均立即予以更換。

1.3.2 張拉操作流程

(1)預張拉：為防止梁體出現早期裂縫，混凝土強度不小于33.5MPa時，預制梁帶模預張拉。預張拉時，內模松開，不對梁體的壓縮造成障礙。0→0.2σcon預拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→預張拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→持荷5min并校核伸長值→回油到0錨固→測量工作夾片外露量。

(2)初張拉：初張拉在混凝土強度不小于43.5MPa和模板拆除后，在制梁臺座上進行，初張拉后梁體方可移出臺位。0→0.2σcon初拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→初張拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→持荷5min并校核伸長值→回油到0錨固→測量工作夾片外露量。

(3)終張拉：終張拉在存梁臺座上進行，按設計規定的預加應力值，在梁體混凝土強度不小于53.5MPa，彈性模量不小于35.5GPa且混凝土齡期不小于10d，進行終張拉。0→0.2σcon終張拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→終張拉控制應力(測油缸外露，測工具錨夾片外露)→持荷5min并校核伸長值→回油到0錨固→測量工作夾片外露量。對預、初拉過的鋼束其初始力比預、初拉控制應力大10MPa。張拉后鋼絞線回縮量每端不大于6mm，錨固后夾片表面應平整，同束工作錨夾片外露量差值不超過2mm。

1.3.3 張拉控制關鍵

(1)實際伸長值兩端之和不超過理論計算值的±6%。

(2)在張拉完成24h后，對鋼絞線進行復查斷滑絲根數不超過鋼絲總數的0.5 %，并不處于梁的同一側，且一束內斷滑絲不超過一絲。

(3)兩端鋼絞線回縮量每端不得大于6mm。

(4)自錨后工作夾片外露量2～3mm，夾片錯牙1～2mm。

(5)不同批次鋼絞線可以在同一片梁中使用，但嚴禁在同一孔內使用。

(6)同一束鋼絞線重復張拉次數不超過3次。

(7)張拉過程中出現以下情況之一者，需更換錨具或鋼絞線重新張拉：

后期張拉時發現早期張拉的錨具中夾片斷裂者；夾片錯牙2mm以上者；錨具內夾片斷裂者(含有錯牙的兩片斷裂)；一片梁中斷裂滑絲量超過規定：在張拉完成24h后對其進行復查斷滑絲根數不得超過鋼絲總數的0.5 %，并不得處于梁的同一側，且一束內斷滑絲不得超過一絲；錨環裂紋損壞者。

1.4 鋼絞線切割

終張拉完24h后檢查，確認斷絲及滑絲數量不超過預應力鋼絲總數的0.5 %，并不處于梁的同一側，且一束內斷絲不超過一絲，按預應力筋實際彈性模量計算的伸長值與實測伸長值相差不大于±6 %時，即可進行端頭鋼絞線的切割。切割處錨具外鋼絞線外露35～45mm。切割時不能使用氧割，采用砂輪切割機進行切割。切割完成后用聚氨脂防水涂料對錨具進行防銹處理。

2 張拉安全注意事項

(1)張拉前檢查錨具及夾片，如有裂紋或破損應及時更換。

(2)油壓泵上的安全閥應調至最大工作油壓下能自動打開的狀態。

(3)油壓表安裝必須緊密滿扣，油泵與千斤頂之間采用的高壓油管連同油路的各部接頭，均須完整緊密，油路暢通，在最大工作油壓下保持5min以上，均不得漏油。若有損壞者及時更換。

(4)預加應力時兩端油泵升壓交替平穩且配合默契，油壓升降緩慢，切忌突然加壓或卸壓。

(5)張拉時發現油泵、油壓表、千斤頂、錨具等有異常情況時停止張拉，檢查原因。

(6)張拉作業區應設置明顯的安全標記，禁止非工作人員進入張拉區域。

(7)張拉時千斤頂正面不準站人，也不得踩踏高壓油管,高壓油泵放在梁的兩側，操作人員站在預應力千斤頂位置的側面。

(8)預應力張拉作業必須有技術人員全過程旁站，并做詳細的張拉記錄表。

3 結束語

通過對梁場后張法簡支箱梁預應力張拉工藝的全面闡述，抓住張拉質量控制要點，尤其是張拉前混凝土強度、彈性模量、齡期的控制，張拉過程中油表讀數、靜停時間、張拉伸長值的控制，確保箱梁的預應力施工質量和使用安全。

[1]GB/T14370-2007預應力筋用錨具、夾具和連接器[S]

[2] 鐵科技[2004]120號客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件[S]

[3] 周延翱.客運專線后張法預應力混凝土簡支箱梁預應力張拉 [J].中小企業管理與科技, 2012, (15):129-130

[4] 李金龍.淺談大西鐵路客運專線后張法簡支箱梁預應力施工技術及自動張拉系統的應用[J].城市建設理論研究,2012,(6):80-82